【正文】 主機可以隨時發(fā)起復(fù)位脈沖以停止此操作。單線器件 DS18B20 檢測到該上升沿后，延時 15～ 60μ s，通過拉低總線60～ 240μ s 來產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。初始年為“ 20xx”，初始月、日為“ 0504”。 Key24：減 1 按鍵。 abfcgdeV1234567abcdefg8dpdp9CCabfcgdeV1234567abcdefg8dpdp9CCabfcgdeV1234567abcdefg8dpdp9CCabfcgdeV1234567abcdefg8dpdp9CC5 . 1 K 5 . 1 K 5 . 1 K 5 . 1 KPE0PE1PE2PE3V C C123456781 61 51 41 31 21 11 095 1 0P A 0P A 1P A 2P A 3P A 4P A 5P A 6P A 75 1 0 * 8 圖 顯示面板 LED 分布圖 按鍵電路設(shè)計 矩陣式按鍵鍵盤使用于按鍵數(shù)量較多的場合，它由行線和列線組成，也稱行列式鍵內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 20 盤，按鍵位于行、列的交叉點上，其結(jié)構(gòu) 如圖 所示。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 19 軟件接口方法 :它是以軟件查表代替硬件譯碼 ,不但省去了譯碼器 ,而且還能顯示更多的字符。 如圖 ， ATmega128 單片機 PB0 直接接 DS1302 的 RST 端，上電后， ATmega128的 PB0 引腳復(fù)位低電平有效。 3 VDD 可選擇的 VDD 引腳；當(dāng)工作于寄生電源時，此引腳必須接地。 環(huán)境溫度傳感 器選擇 常用溫度傳感器比較 在日常生活中和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常要用到溫度檢測及控制，傳統(tǒng)的測溫元件有熱電偶和熱電阻，而熱電偶和熱電阻測出的一般都是電壓，將其轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的二進(jìn)制溫度碼值，需要較多的硬件支持，硬件電路復(fù)雜，軟件調(diào)試也比較麻煩，制作成本高。 當(dāng)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 13 WP 位為 1 時，寫保護(hù)位防止對任一寄存器的寫操作。在開始 8 個時鐘周期把命令字（具有地址和控制信息的 8 位數(shù)據(jù)）裝入移位寄存器內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 12 之后，另外的時鐘在讀操作時輸出數(shù)據(jù)，在寫操作時輸入數(shù)據(jù)，所有的數(shù)據(jù)在時鐘的下降沿變化。 A4～ A0=0～ 6，順序為秒、分、時、日、月、星期、年的寄存器。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月 小于 31 天時 可以自動調(diào)整，且具有閏年補償功能。低于此時間的脈 沖不能保證可靠復(fù)位。復(fù)位發(fā)生時端口 E為三態(tài)。復(fù)位發(fā)生時 端口 A為三態(tài)，端口 A也可以用做 其他不同的特殊功能。繼電器作為家用電器定時開關(guān)，控制家用電器工作。 單片機具有如下特點 ： （ 1）有優(yōu)異的性能價格比； （ 2）集成度高、體積小、有很高的可靠性； （ 3）控制功能強； （ 4）低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品； （ 5）外部總線增加了 I2C、 SPI 等串行總線方式，進(jìn)一步縮小了體積，簡化了結(jié)構(gòu)； （ 6）單片機的系統(tǒng)擴展、系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。 FPGA 在結(jié)構(gòu)上由邏輯功能塊排列為陣列，并由可編程的內(nèi)部連線連接這些功能塊，來實現(xiàn)一定的邏輯功能。想知道時間， 手表當(dāng)然是一個 很 好的選擇，但是， 在忙碌當(dāng)中，我們還需要一個“助理” 及時的給我們提醒時間。不僅能控制家用電器定時工作，還附加時間、鬧鈴、環(huán)境溫度顯示等功能。 在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透 到了社會的各個領(lǐng)域，有力 的 推動 和 提高了社會生產(chǎn)力的發(fā)展 與 信息化程度，同時也使現(xiàn)代電子 產(chǎn)品性能進(jìn)一步 提升 ，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。醫(yī)藥衛(wèi)生、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也有很多場合需要測量環(huán)境溫度。 采用 NE555 時基電路或其他振蕩電路產(chǎn)生秒脈沖信號，作為秒加法電路的時鐘信號或微處理器的外部中斷輸入信號，可構(gòu)成電子鐘。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 6 第三章 基于單片機的電子保姆機硬件設(shè)計 在比較了以上的三 種實現(xiàn)方案之后，考慮單片機貨源充足、價格低廉，可軟硬件結(jié)合使用，能夠較方便的實現(xiàn)系統(tǒng)的多功能性，故采用單片機作為本設(shè)計的硬件基礎(chǔ)。 AVR 單片機是 ATMEL 公司 1997 年推出的全新配置精簡指令集（ RISC）單片機系列。 端口 D(PD7PD0)：端口 D 為 8 位雙向 I/O 口，并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖 器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。 時鐘日歷芯片 DS1302 常用的實時時鐘芯片有 DS1288 DS121 DS164 DS1302。它不僅要向寄存器寫入控制字，還需要讀取相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。 R S TR S TS C L KI / OS C L KI / OR / WR / WA 0A 0A 1 A 2 A 3 A 4 R / C 1A 1 A 2 A 3 A 4 R / C 1D 0D 0D 1 D 2D 3 D 4 D 5 D 6 D 7D 1 D 2 D 3 D 4D 5D 6 D 7單 字 節(jié) 讀單 字 節(jié) 寫 圖 DS1302 數(shù)據(jù)讀寫時序 DS1302 的數(shù)據(jù)讀寫方式有兩種，一種是單字節(jié)操作方式，一種是多字節(jié)操作方式。當(dāng)為 12 小時 制式 時，位 5 為“ 0”表示 AM；為“ 1”表示 PM。因此，根據(jù)慢速充電寄存器的不同編碼可得到不同的充電電流。讀、寫和完成溫度變換所需的電源可由數(shù)據(jù)線本身提供，而無需外部電源。 在 DS18B20 完成溫度變換之后，溫度值與存儲在 TH和 TL內(nèi)的告警觸發(fā)值相比較。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示。其顯示方法比較簡單 ,就是利用鎖存器將各顯示單元鎖定，直到更新顯示內(nèi)容為止。 Key23：設(shè)定選擇鍵。 選擇 1K的電阻作為限流電阻。當(dāng)用多字節(jié)模式進(jìn)行操作時，必須寫夠 8 字節(jié)。如果總線上接多個 DS18B20，并且在此命令后執(zhí)行讀命令，將會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。 Read Power Supply （讀供電方式） B4H 主機發(fā)起此命令后的每個讀數(shù)據(jù)時隙內(nèi)， DS18B20 發(fā)信號通知它的供電方式： 0 為。此命令可用于單掛接或者多掛接總線。如果 DS1302 一直沒有掉電，則不存在此問題。當(dāng) PC7引腳輸出“ 0”時，三極管截止，繼電器釋放，燈泡滅。 Key13：設(shè)定鍵。這種方式耗電少、硬件成本低，但需占用較多的 CPU 時間，故在工業(yè)控制中應(yīng)用較少。 V D D3I/O2G N D1D S 1 8 B 2 04 .7 KV C CP B 3 圖 系統(tǒng)環(huán)境溫度采集電路 顯示電路 LED 數(shù)碼顯示是一種由 LED 發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。 表 DS18B20 配置寄存器結(jié)構(gòu)表 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 TM R1 R0 1 1 1 1 1 MSB LSB 溫度信息的低位、高位字節(jié)內(nèi)容還包括了符號位 S（是正溫度還是負(fù)溫度）和二進(jìn)制小數(shù)部分，其具體形式如圖 。它還具有微型化、低功耗、高性能等優(yōu)點。該寄存器的 BIT0 和 BIT1 用于選擇與二極管相串聯(lián)的電阻值。 DS1302 共有 12 個寄存器：與 日歷、時間的寄存器共有 10 個， 時鐘 /日歷包含在 其中 的 7 個寫 /讀寄存器內(nèi)，這 7 個寄存器分別是秒、分、小時、日、月、星期和年。在控制字指令輸入后的下一個 SCLK 時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從最低位（ 0 位）開始。 表 DS1302 引腳功能說明 引腳號 名稱 功能 1 VCC1 備份電源輸入 2 X1 晶振輸入 3 X2 晶振輸出 4 GND 地 5 RST 復(fù)位 6 I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出 7 SCLK 串行時鐘 8 VCC2 主電源輸入 DS1302 控制字和讀寫時序說明 在編程過程中要注意 DS1302 的讀寫時序。在上電復(fù)位時保持 PEN為低電平將使件進(jìn)入 SPI 串行下載模式。端口 F 也可以作為 JTAG 接口。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電 阻使能，則端口被外部電路拉低時將輸出電流。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 7 單片機的選擇 AVR 單片機簡介 所謂單片機，是指用一個芯片組成的微機系統(tǒng)。然而系統(tǒng)時鐘誤差較大，電子鐘的積累誤差也可能較大，所以可以通過誤差修正軟件加以修正，或者在設(shè)計中加入高精度時鐘日歷芯片，以精確時間。 555 定時器是一種數(shù)字與模擬混合型的集成電路，應(yīng)用廣泛。因此，研 究數(shù)字鐘及擴大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實的意義。s life and work. Key Word: nanny machine； singleship； temperature sensor； relay； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） III 目錄 摘 要 .........................................................................................................................................I 第一章 引 言 ............................................................................................................................ 1 多功能 電子保姆機研究的背景和意義 ..................................................................... 1 電子保姆機的功能 ..................................................................................................... 2 第二章 電子保姆機設(shè)計方案分析 .......................................................................................... 3 FPGA 設(shè)計方案 ........................................................................................................... 3 NE555 時基電路設(shè)計方案 ......................................................................................... 3 單片機設(shè)計方案 ......................................................................................................... 4 第三章 基于單片機的電子保姆機硬件設(shè)計 .......................................................................... 6 單片機的選擇 ............................................................................................................. 7 AVR 單片機簡介 ............................................................................................. 7 ATMEGA128 特點 .......................................................................................... 7 時鐘日歷芯片 DS1302 ............................................................................................... 9 DS1302 簡介 ................................................